[发明专利]一种基于自体荧光的乳腺肿瘤检测系统

说明书

本发明涉及一种基于自体荧光的乳腺肿瘤检测系统。本发明所述的系统包括激发光源、光传导模块光传导单元、瞬态探测单元和数据采集处理单元；其中所述激发光源用于产生激发光；所述光传导单元将所述激发光传送并照射待检组织，待检组织被激发产生的自体荧光信号通过所述光传导单元传送至瞬态探测单元；所述瞬态探测模块包括高速响应探测器，其将荧光信号转换为电信号；所述数据采集处理单元包括数据采集器和荧光寿命拟合模块，其中所述数据采集器将所述高速响应探测器输出的电信号转化为数字信号；所述荧光拟合模块对所述数字信号进行卷积拟合处理获得所述自体荧光信号的荧光寿命。本发明所述的乳腺肿瘤检测系统具有成本低体积小的优点。

技术领域

本发明涉及医疗检测领域，特别是涉及生物组织光谱检测领域。

背景技术

荧光检测法是近年来持续发展的肿瘤组织甄别检测方法之一，其可以分为自体荧光检测法和荧光探针检测法。其中，自体荧光法是将特定波长激发光作用于生物组织上，激发内源性荧光基团分子进入激发态，再通过辐射驰豫过程，释放出光子最终回到基态。由于组织中存在多种内源性荧光基团，其在正常组织和肿瘤组织中的占比以及荧光特性均有所差异，因此可以通过探测组织产生的自体荧光的荧光光谱或者荧光寿命来对正常组织和肿瘤组织进行甄别判断。

但是，由于组织内源性荧光基团复杂多样，同一组织在不同波长的激发光下所获得的自体荧光在光谱特征峰分布还是荧光寿命上都存在较大差异，因此针对具体的组织确定合适的激发光波长对于自体荧光法至关重要。目前，采用自体荧光法对肿瘤组织进行甄别已经有不少报道，但是针对乳腺肿瘤进行荧光检测的研究较少。

除此之外，由于组织自身的荧光寿命较短，在现有的高性能荧光光谱系统中往往需要进行高分辨的瞬态测量才能获得较准确的荧光寿命。但是该方法需要使用皮秒级或飞秒级的激光作为光源，并利用时间相关单光子计数器或泵浦-探测等技术进行测量，从而整个系统需要消耗巨大的成本、体积也相对较大，难以推广应用，且难以适应移动式测量。

发明内容

基于此，本发明的目的在于，提供一种成本低、小型化且特异性适用于乳腺肿瘤组织甄别检测的基于自体荧光的乳腺肿瘤检测系统。

一种基于自体荧光的乳腺肿瘤检测系统，包括激发光源、光传导单元单元、瞬态探测单元单元和数据采集处理单元；其中所述激发光源产生脉宽为百皮秒量级、重复频率为千赫兹量级的紫外激发光；所述光传导单元将所述激发光传送并照射待检组织，待检组织被激发产生的自体荧光信号通过所述光传导单元传送至瞬态探测单元；所述瞬态探测单元包括响应时间在亚纳秒级的高速响应探测器，所述高速响应探测器将所述光传导单元回传的荧光信号转换为电信号；所述数据采集处理单元包括数据采集器和荧光寿命拟合模块，其中所述数据采集器的带宽至少为1GHz，采样速率至少为4GS/s，存储深度至少为1Mpts，其将所述高速响应探测器输出的电信号转化为数字信号；所述荧光拟合模块对所述数字信号进行卷积拟合处理获得所述自体荧光信号的荧光寿命。

本发明所述的乳腺肿瘤检测系统，通过激发光源、高速响应探测器和数据采集器以及卷积拟合处理的结合实现了用更低成本和小型化的设施对荧光寿命进行精确采集和计算，具有成本低、效果好、易普及的优点。

进一步地，所述检测系统中的卷积拟合处理的公式为：

其中

式中，t和t'均为时间，B为高斯型响应函数的归一化因子，w为系统的响应特征时间，τ_r为荧光上升沿特征时间，A₀和t₀分别为荧光强度和时间的坐标平移量，k为荧光衰减过程的数量，A_i和τ_i分别为相应荧光衰减过程的幅值和寿命；

平均荧光寿命τ由下式计算获得：